摘　要：試驗采用P.P.Kraai提出的砂漿及混凝土幹燥收縮裂縫測試方法、混凝土力學性能試驗、kangdongdengnaijiuxingnengshiyanfangfa
，yanjiulegaixingjubingxixianweiduishajianghehunningtuxingnengdeyingxiang。jieguobiaoming
，zaihunningtuzhongchanruyidingliangdegaixingjubingxixianwei，hunningtudekangyaqiangdulveyouxiajiang；纖維在混凝土中形成的亂向支撐體係，產生了有效的增強效果

，減少了裂縫的產生，提高了混凝土的抗折
、抗拉強度
，從而改善了混凝土抗裂
、抗滲、抗衝擊和抗凍等性能。 
　　 
混凝土作為十分廣泛的建築材料，種類繁多
，其性能得到不斷改善，但由於混凝土材料本身的缺陷，如易塑性開裂、抗拉強度低、韌性差等
，限製了其在工程中更廣泛的使用[1]。在混凝土中摻入一定量的非連續的短纖維，由於纖維隨機地分布於混凝土中，起到了配筋和約束裂縫發展的作用，達到增強的目的。 
纖維混凝土一般分為鋼纖維、玻璃纖維和聚合物纖維混凝土等幾種類型。鋼纖維攪拌時易結團，分散均勻性差
，不易施工
，且摻量大，成本增加較高
；而玻璃纖維由於在混凝土堿性介質中與堿起化學反應
，其耐久性差[2]。國內目前在混凝土中使用的普通聚丙烯纖維多是切割後的短而細的纖維，或將纖維編織成網狀，它們與混凝土的握裹力較弱[3]。 
改性聚丙烯纖維是在紡絲過程中添加聚丙烯晶係成核劑，產生不穩定的β晶
，並在拉伸時發生β晶向α晶jing轉zhuan變bian
，導dao致zhi體ti積ji縮suo小xiao而er產chan生sheng微wei孔kong
，這zhe些xie孔kong隙xi使shi得de原yuan來lai光guang滑hua表biao麵mian變bian得de粗cu糙cao。改gai性xing聚ju丙bing烯xi纖xian維wei具ju有you良liang好hao的de化hua學xue穩wen定ding性xing
，耐nai腐fu蝕shi，表biao麵mian疏shu水shui，攪jiao拌ban時shi不bu易yi成cheng團tuan，與yu水shui泥ni混hun凝ning土tu之zhi間jian的de粘zhan著zhe力li較jiao強qiang。本ben文wen通tong過guo兩liang種zhong不bu同tong的de改gai性xing聚ju丙bing烯xi纖xian維wei，在zai不bu同tong摻chan量liang的de情qing況kuang下xia，對dui混hun凝ning土tu和he砂sha漿jiang的de性xing能neng影ying響xiang進jin行xing研yan究jiu。 
1　實　驗 
1.1　主要原料：水泥；江蘇龍潭水泥廠生產的42.5級普通矽酸鹽水泥。 
粗集料：5～31 5ｍｍ級配的碎石，其表觀密度為2 70 g/cm3。 
細集料：河砂

，其表觀密度為2 65g/cm3，細度模數2 78。 
纖維：(1)通盛纖維
，江蘇中銀公司生產的白色短切纖維，相對密度0 9，抗拉強度295ＭＰａ，長度為19ｍｍ；(2)杜拉纖維，美國杜拉公司生產的白色短切纖維，相對密度0 91，抗拉強度276ＭPa，長度為19mm。 
水：自來水。 
1.2　砂漿抗裂性能試驗方法試驗按照P.P.Kraai教授所提出的砂漿及混凝土幹燥收縮裂縫測試方法進行[4]。實驗采用914mm×610mm×19mm的木模；木模四周釘有用於限製收縮的鐵絲網；在砂漿中加入通盛和杜拉兩種改性聚丙烯纖維，加入量分別為0.45k g/cm3、0 68 k g/cm3，編號及配合比見表1

；將砂漿沿木模邊緣螺旋式向試模中心進行澆注，直至拌和料自動流滿整個木模，即用長木條刮平試件表麵。成型後即打開風速為5m/s的電風扇。連續吹24ｈ後
，采用直筒顯微鏡測量裂縫的寬度，按裂縫寬度分段測量裂縫的長度。 
1.3　混凝土配合比和測試方法混凝土設計相應的配合比為ｍ(水泥)∶ｍ(砂)∶(ｍ)石∶ｍ(水)=352∶732∶1146∶190，纖維的摻量為(1)0.68 k g/cm3 (2)0.90 k g/cm3。試驗前先測定砂、石的含水率，並從總用水量中扣除，采用強製式攪拌機。采用幹拌法
，攪拌時先將水泥、砂、shiyiqitourujiaobanjineikaishiganban，zaijiangxianweiyongshouniankai
，zhujiansadaojiaobanjinei
，yibaozhengxianweizaihunningtuzhongfensandejunyun，zuihoujiarubanheshui，jiaobanjunyunhouchuliao，cedinghunningtudetanluodu，zhuangmochengxing
，yanghu。ceshihunningtushiyandegezhongxingnenganGBJ81-85

，GBJ82-85規範進行。用光學顯微鏡觀察混凝土試樣斷裂後的微觀結構。 
表1 試驗配合比 
Table 1 Experimental mix proportions 
試件編號 m（水泥）：m（砂） 水灰比（w/c） 纖維摻量（kgm－3） 
S1 1：1.5 0.5 0 
S2 1：1.5 0.5 0.45（通盛） 
S3 1：1.5 0.5 0.45（杜拉） 
S4 1：1.5 0.5 0.68（通盛） 
S5 1：1.5 0.5　 0.68（杜拉） 


2　試驗結果與分析 
2 1　改性聚丙烯纖維對砂漿抗裂性能的影響改性聚丙烯纖維砂漿抗裂性能采用開裂指數，據此評價其開裂程度。試驗采用Kraai關於計算開裂指數的方法，把裂縫寬度分為4級，分別有對應的代表值
，見表2[4]
；開裂指數為每級寬度的裂縫長度分別乘以其相應的代表值。 
表2 本試驗采用的代表值【4】 
Table 2 The typical value in the study 
裂縫寬度d（mm） 代表值 
d≥3 3 
3＞d≥2 2 
2＞d≥1 1 
　d＜1 0.50 


試驗中發現，纖維砂漿的試件表麵的塑性收縮裂縫分布廣而微細，而素砂漿的裂縫比較寬
，而且較長，其結果見表3。由表3可見，砂漿的抗裂性能有了明顯的改善，其裂縫減少分別達到60%，62%和83%，82%；隨sui著zhe纖xian維wei量liang的de增zeng加jia
，開kai裂lie指zhi數shu大da幅fu度du下xia降jiang，其qi裂lie縫feng的de趨qu勢shi是shi由you寬kuan到dao窄zhai
，由you大da到dao小xiao，即ji大da裂lie縫feng逐zhu漸jian減jian少shao，小xiao裂lie縫feng逐zhu漸jian增zeng多duo。可ke見jian改gai性xing聚ju丙bing烯xi纖xian維wei在zai低di含han量liang的de範fan圍wei內nei可ke有you效xiao地di控kong製zhi砂sha漿jiang塑su性xing裂lie縫feng的de產chan生sheng，降jiang低di裂lie縫feng的de寬kuan度du。 
表3 纖維砂漿的塑性收縮 
Table 3 Plastic shrinkage of mortar with fibers 
編號 裂縫寬度範圍類的裂縫長度（cm） 開裂指數 
d≥3　 　3＞d≥2 2＞d≥1　 d＜1　 
S1 21 83 56 36 301 
S2 0 20 59 43 121 
S3 0 17 64 35 116 
S4 0 0 36 29 51 
S5 0 0 31 46 54 


2 2　改性聚丙烯纖維對混凝土力學性能的影響改性聚丙烯纖維混凝土的力學性能試驗結果見表4。可以看出，改性纖維混凝土的抗壓強度比不摻纖維的混凝土的抗壓強度在28ｄ時略有下降
，而且隨著纖維摻量的增大而下降得越多
，但各齡期的抗折強度和抗拉強度都增加了
，其增加幅度為5%～10%左右。圖1為不摻纖維的混凝土斷裂表麵形貌
，圖2為纖維在混凝土中的分布與混凝土斷裂表麵形貌特征。由圖2可知，纖維在混凝土基體中分布是亂向的。 
表4 改性聚丙烯混凝土的力學性能試驗結果 
Table 4 Experimental results of mechanical properties 
試驗編號 坍落度（cm） 抗壓強度（Mpa) 抗折強度(Mpa) 劈裂抗拉（Mpa) 
3d 7d 28d 3d 7d 28d 28d 
W-0 8 13.8 21.3 32.0 1.8 2.2 3.8 1.9 
T-1 6 13.0 21.1 31.2 2.1 3.0 4.0 2.0 
T-2 5 12.4 20.6 30.2 2.2 2.9 4.2 2.1 
D-1 6 14.0 21.5 31.5 2.2 2.8 4.1 2.1 
D-2 6 13.1 21.0 29.8 2.1 2.7 4.1 2.2 


混hun凝ning土tu從cong理li想xiang狀zhuang態tai來lai說shuo，其qi抗kang壓ya強qiang度du與yu抗kang折zhe強qiang度du的de增zeng長chang應ying該gai是shi基ji本ben一yi致zhi的de，但dan由you於yu混hun凝ning土tu內nei部bu存cun在zai不bu同tong程cheng度du的de微wei裂lie縫feng，而er微wei裂lie縫feng對dui抗kang折zhe強qiang度du的de影ying響xiang遠yuan大da於yu抗kang壓ya強qiang度du，所suo以yi改gai性xing聚ju丙bing烯xi纖xian維wei混hun凝ning土tu抗kang壓ya強qiang度du提ti高gao幅fu度du低di於yu抗kang折zhe強qiang度du。需xu要yao指zhi出chu的de是shi：在zai摻chan入ru纖xian維wei後hou，混hun凝ning土tu的de抗kang壓ya強qiang度du有you所suo下xia降jiang。國guo外wai學xue者zhe把ba這zhe種zhong現xian象xiang歸gui於yu聚ju丙bing烯xi纖xian維wei較jiao低di的de彈dan性xing模mo量liang。作zuo者zhe通tong過guo研yan究jiu認ren為wei，摻chan入ru纖xian維wei後hou，由you於yu改gai性xing聚ju丙bing烯xi纖xian維wei疏shu水shui性xing
，引yin入ru的de纖xian維wei會hui產chan生sheng纖xian維wei―水泥石薄弱界麵
，也是原因之一；zaishiyanguochengzhongfaxian，xianweihunningtudehanqiliangyousuozengjia
，zheyedaozhihunningtukangyaqiangdudexiajiang。erhunningtudekangzhehekanglaqiangduyuhunningtuneibudeweiliefengyouhendaguanxi，gaixingjubingxixianweihunningtudekangzhehekanglaqiangdutigaodezhuyaoyuanyinzaiyuxianweideyizhiliefengxingchengdenengli，zai混凝土結構形成時，由於纖維的亂向作用，阻止裂縫的引發與擴展，從而能提高混凝土的抗折和抗拉強度。 
2 3　改性聚丙烯纖維對混凝土抗凍性能的影響改性聚丙烯纖維混凝土的抗凍性試驗采用25次凍融循環
，試驗結果如表5所示。從表5可得
，混凝土中摻0.68 kg/cm3
，改性聚丙烯纖維，經25次凍融循環後混凝土的強度損失率分別為7.0%和6.2%，質量損失率為1.1%和0.8%
；而在混凝土中摻0.90 k g/cm3改性聚丙烯纖維，強度損失率為分別為3.8%和4.1%，質量損失率均為0.5%。可見，摻入一定量的改性聚丙烯纖維後
，纖維亂向分布形式有助於減少混凝土砂漿的塑性裂縫，混凝土的抗凍性明顯提高。 
表5 混凝土抗凍試驗結果 
Table 5 Experimental results of frost beave-resistance 
編號 W-0 T-1 D-1 T-2 D-2 
強度損失％ 11.0 7.0 6.2 3.8 4.1 
質量損失％ 2.0 1.1 0.8 0.5 0.5 


2.4　改性聚丙烯纖維對混凝土抗衝擊特征的影響材料在一次或多次迅速施加荷載(衝擊荷載)的作用下，抵抗疲勞破壞的能力為材料的抗衝擊能力。抗衝擊試驗采用落錘法進行(錘質量2ｋｇ，錘的下端為球麵，落高68ｃｍ，試件尺寸為邊長15ｃｍ的立方體)，混凝土的抗衝擊性能以試件在落錘的反複衝擊作用下，混凝土表麵出現第一條裂紋時單位體積所耗的功來表示[5
，6]。試驗結果見表6。 
表6 混凝土抗衝擊試驗結果 
Table 6 Experimental results of impact resistance 
編號 W-0 T-1 D-1 T-2 D-2 
相對抗衝擊強度％ 100 113 118 132 129 


從表6的試驗結果看，在混凝土中摻入0.68 k g/cm3改性聚丙烯纖維，混凝土的抗衝擊性能分別提高13%和18%
，而摻入量為0.9 k g/cm3時
，抗衝擊性能分別提高32%和29%。由you於yu在zai混hun凝ning土tu受shou力li時shi
，力li由you混hun凝ning土tu通tong過guo纖xian維wei與yu混hun凝ning土tu的de界jie麵mian傳chuan遞di給gei纖xian維wei，纖xian維wei具ju有you較jiao大da的de吸xi收shou能neng量liang的de能neng力li，從cong而er纖xian維wei與yu混hun凝ning土tu一yi起qi承cheng受shou力li的de作zuo用yong，防fang止zhi結jie構gou的de破po壞huai
，因yin此ci，混hun凝ning土tu的de抗kang衝chong擊ji性xing能neng明ming顯xian提ti高gao。 
2 5　改性聚丙烯纖維對混凝土滲透性能的影響混凝土試件在標準養護28ｈ後進行抗滲試驗，保持水壓0 8MPa，持續8ｈ
，然後劈裂
，測試滲透高度，結果見表7。 
表7 混凝土抗滲試驗結果 
Table 7 Experimental results of impermeability 
編號 W-0 T-1 D-1 T-2 D-2 
滲透高度(mm) 82 57 60 38 44 


從表7可(ke)見(jian)
，由(you)於(yu)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)纖(xian)維(wei)減(jian)少(shao)了(le)混(hun)凝(ning)土(tu)微(wei)裂(lie)縫(feng)產(chan)生(sheng)
，並(bing)且(qie)纖(xian)維(wei)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)起(qi)到(dao)了(le)支(zhi)撐(cheng)作(zuo)用(yong)，降(jiang)低(di)了(le)混(hun)凝(ning)土(tu)骨(gu)料(liao)的(de)沉(chen)降(jiang)，使(shi)得(de)混(hun)凝(ning)土(tu)微(wei)孔(kong)隙(xi)含(han)量(liang)大(da)大(da)下(xia)降(jiang)。纖(xian)維(wei)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)抗(kang)滲(shen)能(neng)力(li)明(ming)顯(xian)好(hao)於(yu)不(bu)摻(chan)纖(xian)維(wei)的(de)混(hun)凝(ning)土(tu)，並(bing)隨(sui)著(zhe)纖(xian)維(wei)摻(chan)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)，混(hun)凝(ning)土(tu)滲(shen)透(tou)高(gao)度(du)減(jian)小(xiao)。 
3　結　論 
(1)摻入一定量的改性聚丙烯纖維減低混凝土的坍落度


，但影響不是很大。 
(2)混凝土中摻入一定量的改性聚丙烯纖維，可以有效地控製裂縫的產生
，從而提高混凝土的抗滲，抗凍等性能。 
(3)改性聚丙烯纖維亂向分布改善混凝土的韌性，提高混凝土的抗折和抗拉強度。 
(4)纖維有著較強的吸收能量的能力
，摻入一定量的纖維能提高混凝土的抗衝擊性能。